Андрєєв Олександр Юрійович. Підвищення ефективності роботи централизованих систем теплопостачання з використанням комп’ютерних технологій

brief description

Андрєєв Олександр Юрійович. Підвищення ефективності роботи централизованих систем теплопостачання з використанням комп’ютерних технологій : Дис... канд. наук: 05.14.06 2008

Андрєєв О.Ю. Підвищення ефективності роботи централізованих систем теплопостачання з використанням комп'ютерних технологій. Дисертація є рукописом на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.14.06 Технічна теплофізика та промислова теплоенергетика. Інститут проблем машинобудування ім. А.М. Підгорного НАН України, Харків, 2008.
У дисертації розглядається процес раціонального управління системами централізованного теплопостачання різних типів з урахуванням транспортного запізнення теплоносія, що спричинене східчастою зміною теплового навантаження. Розроблені алгоритм і програмно-обчислювальний комплекс для реалізації задачі раціонального управління СЦТ в режимі реального часу. Показано, що розв’язання цієї задачі без врахування часу ТЗТ призводить до суттєвого зростання втрат у системі, що досягають 20 25 %.
Здійснено декомпозицію загальної оптимізаційної задачі на низку локальних оптимізаційних задач на окремих ієрархічних рівнях. Під час декомпозиції на окремі рівні виносяться наступні задачі: задача вибору оптимальних розмірів діаметрів магістральних теплопроводів; задача вибору раціонального навантаження на котельну, що забезпечить комфортний стан в ОР; задача вибору раціонального навантаження на окремі енергогенеруючі агрегати (котли, парогенераторі і т.п.), що розв’язується методами нелінійного математичного програмування і т.і.
Результати наданих досліджень впроваджені у виробництво.

1. Встановлено, що існуючі методи управління системами централізованного теплопостачання не забезпечують раціонального використання температурного потенціалу теплоносія за високої динаміки зміни температури навколишнього середовища, що вимагає розробки більш довершених підходів до рішення цієї задачі на основі введення в алгоритм розрахунку додаткових умов: транспортного запізнення теплоносія і оптимізації розподілу навантажень між теплогенеруючими агрегатами СЦТ.
2. Показано, що при виборі сумарного навантаження на теплогенеруючі агрегати, що забезпечують комфортні умови в районах, що опалюються, необхідно враховувати не тільки температуру зовнішнього повітряу поточний момент часу, але і передісторію формування температурного графіка і режими теплогенерації, а також час проходження теплоносія через мережу.
3. Здійснено математичний опис загальної задачі управління раціональною експлуатацією джерел теплової енергії з урахуванням транспортного запізнення теплоносія, проведена ії декомпозиція на ряд локальних задач різніх ієрархічних рівней, що дозволяє скоротити час розв’язання задачі управління і реалізувати її в реальному масштабі часу.
4. Розроблені алгоритм, програмний комплекс і пакети технологічних режимних карт для розв’язання задачі раціонального управління СЦТ різних типів (включаючи котельні і ТЕЦ) в режимі реального часу в умовах ТЗТ.
5. Запропонована методика вибору технічних характеристик теплових мереж, що забезпечує мінімізацію втрат енергії протягом опалювального сезону і однаковий час запізнення теплоносія для різних ОР, та дозволяє уникнути розрегулювання системи при роботі на змінних режимах і зменшує сумарні енергетичні втрати.
6. Розв’язана задача розподілу навантажень між окремими енергогенеруючими агрегатами СЦТ з мінімізацією втрат енергії в системі за допомогую стандартніх обчислювальних комплексов, що дозволяє знизити сумарні енергетичні втрати в СЦТ.
7. Встановлено, що якбі розбіжнисті в часі транспортного запізнення теплоносія для різних ОР не перевищує 30 %, то вибір раціонального навантаження на задану систему, при якому забезпечується мінімальне відхилення від заданого температурного режиму в ОР, може здійснюватися по усереднених значеннях часу ТЗТ.
8. Адекватність розроблених математичних алгорітмов реальним процесам, що протікають в СЦТ, підтверджується результатами експериментальних досліджень, проведених на натурному об'єкті.
9. Річний економічний ефект від впровадження програмних комплексів і пакетів режимних карт для раціонального управління СЦТ складає ~ 305 тис. гривень.
10. Матеріали дисертаційної роботи використовуються при викладанні учбового курсу та виконанні курсових проектів студентами Харківського державного технічного університету будівництва та архітектури.